金属有机笼(MOC)是一类具有限域空腔结构的离散型超分子配位化合物,在催化、分子识别、手性、药物输送和生物医学等领域具有潜在应用。然而,MOC的功能受到构筑单元种类的限制。后合成修饰(PSM)是一种可以在 MOC 上引入新官能团而不改变其几何形状的有效策略。与基于超分子相互作用的PSM方法相比,共价PSM策略更具可设计性和可预测性。预先设计含有反应基团的有机配体用于构建母体MOC是整个策略行之有效的关键步骤。为了MOC稳定性和有机反应条件苛刻性之间的平衡,目前所报道的用于共价PSM的有机反应均可在温和的反应条件下有效地实现。本文总结了文献所报道的用于MOC共价PSM的有机反应类型(图1),例如狄尔斯-阿尔德反应、希夫碱化学和点击反应等。其中一些可逆的有机反应与MOC结构具有良好的相容性,是可以继续拓展的优势反应类型。
另外,本文总结了MOC共价PSM的两大类型:内腔修饰和外表面修饰。(1)MOC内部空腔的共价PSM主要改变限域空腔的微环境,从而产生不同于母体结构的限域立体空间性能。(2)MOC外表面的共价PSM提供了一种有效改变母体笼的物理化学性质和结构的方法。比如,这种方法可以较容易地将不同的官能团嫁接到母体MOC结构上,用以调控它们的功能;也可以通过桥连体将MOC连接形成多级次网络结构,例如凝胶、多孔聚合物等。通过共价PSM方法合成得到的MOC结构,它们在主客体化学、手性、发光、吸附与分离、生物功能等领域均具有出色的应用前景。
Dr. Dong Luo, Dr. Xiao-Wei Zhu, Prof. Dr. Xiao-Ping Zhou, Prof. Dr. Dan Li
Chemistry – A European Journal
DOI: 10.1002/chem.202400020